CN103579439B - 发光二极管管芯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光二极管管芯及其制造方法。发光二极管管芯包括基板、半导体外延堆叠层、第一电极、第二电极及分支电极组。半导体外延堆叠层形成于基板上。第一电极及第二电极沿第一方向延伸形成于半导体外延堆叠层上。分支电极组包括第一分支电极及第二分支电极，其中第一分支电极沿垂直于第一方向的第二方向，自第一电极朝第二电极延伸，而第二分支电极沿垂直于第一方向的第三方向，自第二电极朝第一电极延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管管芯及其制造方法，且特别是涉及一种具有尺寸设计弹性的发光二极管管芯及其制造方法。
背景技术
传统发光二极管管芯形成方法中，半导体外延堆叠层形成于基板后，进行一切割制作工艺，以获得数个发光二极管管芯。
然而，现行业界对于发光二极管管芯的尺寸规划是单一尺寸规划，导致切割制作工艺后所获得数个发光二极管管芯的尺寸都相同，相当没有设计弹性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光二极管管芯及其制造方法，在切割制作工艺中，可获得不同尺寸的发光二极管管芯。
为达上述目的，根据本发明的一实施例，提出一种发光二极管管芯。发光二极管管芯包括一基板、一第一型半导体外延层、一发光层、一第二型半导体外延层、一第一电极、一第二电极及一分支电极组。第一型半导体外延层、发光层及第二型半导体外延层依序堆叠于基板上，而构成一半导体外延堆叠层，且裸露部分第一型半导体外延层。第一电极沿一第一方向延伸形成于裸露的第一型半导体外延层上。第二电极沿第一方向延伸形成于第二型半导体外延层上。分支电极组包括一第一分支电极及一第二分支电极。第一分支电极沿垂直于第一方向的第二方向，自第一电极朝第二电极延伸。第二分支电极沿垂直于第一方向的第三方向，自第二电极朝第一电极延伸。
根据本发明的另一实施例，提出一种发光二极管管芯的制造方法。制造方法包括以下步骤。提供一基板；依序形成一第一型半导体外延层、一发光层以及一第二型半导体外延层于基板上，构成一半导体外延堆叠层，且有部分第一型半导体外延层裸露；沿一第四方向形成数道裂片狭缝于半导体外延堆叠层上；形成一绝缘层于该裂片狭缝内；形成一第一电极、一第二电极及数个分支电极组于半导体外延堆叠层上，其中第一电极沿一第一方向延伸形成于裸露的第一型半导体外延层上，第二电极沿一第一方向延伸形成于第二型半导体外延层上，而各分支电极组均包括一第一分支电极及一第二分支电极，且第一分支电极沿垂直于第一方向的第二方向，自第一电极朝第二电极延伸，而形成于裸露的第一型半导体外延层上，而第二分支电极则沿垂直于该第一方向的第三方向，自该第二电极朝第一电极延伸，而形成于第二型半导体外延层上，其中各分支电极组分别位在裂片狭缝的二侧，且第四方向平行于第二及第三方向，其中第一电极及第二电极经过绝缘层；以及，根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿部分该些裂片狭缝施以一裂片制作工艺，以获得个别的发光二极管管芯。
根据本发明的另一实施例，提出一种发光二极管管芯的制造方法。制造方法包括以下步骤。提供一基板；依序形成一第一型半导体外延层、一发光层以及一第二型半导体外延层于基板上，构成一半导体外延堆叠层，且有部分第一型半导体外延层裸露；沿一第四方向形成数道裂片界面于半导体外延堆叠层内部；形成一第一电极、一第二电极及数个分支电极组于该半导体外延堆叠层上，其中第一电极沿一第一方向延伸形成于裸露的第一型半导体外延层上，第二电极沿一第一方向延伸形成于第二型半导体外延层上，而各分支电极组均包括一第一分支电极及一第二分支电极，且第一分支电极沿垂直于第一方向的第二方向，自第一电极朝第二电极延伸，而形成于裸露的第一型半导体外延层上，而第二分支电极则沿垂直于第一方向的第三方向，自第二电极朝第一电极延伸，而形成于第二型半导体外延层上，其中相邻二分支电极组分别位在裂片界面的二侧，且第四方向平行于第二、第三方向；以及，根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿部分该些裂片界面施以一裂片制作工艺，以获得个别的发光二极管管芯。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A为本发明一实施例的发光二极管管芯的剖视图；
图1B为图1A的俯视图；
图2A为本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图；
图2B为图2A中沿方向2B-2B’的剖视图；
图3A为本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图；
图3B为图3A中沿方向3B-3B’的剖视图；
图4为本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图；
图5为本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图；
图6A至图6D为本发明一实施例的发光二极管管芯的制造过程图；
图7为本发明另一实施例的发光二极管管芯的制造过程图；
图8A至图8D为本发明另一实施例的发光二极管管芯的制造过程图。
主要元件符号说明
100、200、300、400、500：发光二极管管芯
110：基板
110s1：第一边界侧面
110s2：第二边界侧面
110s3：第三边界侧面
110s4：第四边界侧面
120：半导体外延堆叠层
121：第一型半导体外延层
122：发光层
123：第二型半导体外延层
130：第一电极
140：第二电极
150、450、550：分支电极组
151：第一分支电极
152：第二分支电极
260：裂片参考记号
270：裂片界面
380：裂片狭缝
390：绝缘层
D1：第一方向
D2：第二方向
D3：第三方向
D4：第四方向
具体实施方式
请参照图1A，其绘示依照本发明一实施例的发光二极管管芯的剖视图。
发光二极管管芯100包括基板110、半导体外延堆叠层120、第一电极130、第二电极140及分支电极组150。
基板110例如是硅基板、氮化镓基板、碳化硅基板、蓝宝石基板或以上述基板再进行图形化等加工的基板，但并不以此为限。
半导体外延堆叠层120包括第一型半导体外延层121、发光层122及第二型半导体外延层123，其依序堆叠于基板110上且裸露部分第一型半导体外延层121。
第一型半导体外延层121为P型而第二型半导体外延层123为N型，或第一型半导体外延层121为N型而第二型半导体外延层123为P型。P型半导体层例如是掺杂镁(Mg)、硼（B）、铟（In）、镓（Ga）或铝（Al）等元素的氮基半导体层，而N型半导体层例如是掺杂硅(Si)、磷（P）、锑（Ti）、砷（As）等元素的氮基半导体层。发光层122可以是三五族二元素化合物半导体（例如是砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)）、三五族多元素化合物半导体（例如是砷化铝镓(AlGaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、砷化铝铟镓(AlInGaAs)）或二六族二元素化合物半导体（例如是硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、硒化锌(ZnSe)）。
请参照图1B，其绘示图1A的俯视图，其中图1A是图1B中沿方向1A-1A’的剖视图。
第一电极130沿第一方向D1延伸形成于裸露的第一型半导体外延层121上。本例中，第一电极130从发光二极管管芯100的第一边界侧面110s1延伸至第二边界侧面110s2，其中第一边界侧面110s1相对于第二边界侧面110s2。
第二电极140沿第一方向D1延伸形成于第二型半导体外延层123（图1A）上。本例中，第二电极140从发光二极管管芯100的第一边界侧面110s1延伸至第二边界侧面110s2。
分支电极组150包括第一分支电极151及第二分支电极152，其中第一分支电极151沿垂直于第一方向D1的第二方向D2，自第一电极130朝第二电极140延伸，而第二分支电极152沿垂直于第一方向D1的第三方向D3，自第二电极140朝第一电极130延伸，其中第二方向D2与第三方向D3实质上平行且方向相反。
请参照图2A，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图。发光二极管管芯200包括基板110、半导体外延堆叠层120、第一电极130、第二电极140、二分支电极组150、至少一裂片参考记号260及至少一裂片界面270。本例中，二分支电极组150是相对称，然也可非对称。
裂片参考记号260形成于半导体外延堆叠层120上。此裂片参考记号260提供”分离”或”不分离”的参考，例如，”-”符号表示”分离”，故在裂片制作工艺中，对应”-”符号的区域被分离而形成个别的发光二极管管芯200，而”+”符号表示”不分离”，故在裂片制成中，对应”+”符号的区域不会被分离。虽然图未绘示，然本文所提到所有实施例都可选择性地应用此裂片参考记号260完成裂片制作工艺。
请参照图2B，其绘示图2A中沿方向2B-2B’的剖视图。裂片界面270是由激光制作工艺形成，其位于二分支电极组150之间的半导体外延堆叠层120内部，例如是延伸于基板110内部，且从基板110的第三边界侧面110s3延伸至第四边界侧面110s4，其中第三边界侧面110s3相对于第四边界侧面110s4。
请参照图3A，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图。发光二极管管芯300包括基板110、半导体外延堆叠层120、第一电极130、第二电极140、二分支电极组150、至少一裂片狭缝380及绝缘层390。本例中，二分支电极组150是相对称，然也可非对称。
请参照图3B，其绘示图3A中沿方向3B-3B’的剖视图。裂片狭缝380是刀具或激光切割所形成，其位于二分支电极组150之间的半导体外延堆叠层120表面，例如是从第二型半导体外延层123延伸至基板110的一部分。绝缘层390形成于裂片狭缝380内，以隔离第一电极130、第二电极140与裂片狭缝380，进一步地说，由于绝缘层390填补了裂片狭缝380，使得经过裂片狭缝380上方的第一电极130及第二电极140不至于掉落进裂片狭缝380内而断线（电性断路），因此得以构成连续电极。此外，形成裂片狭缝380及裂片界面270所使用的激光波长不同，导致烧结痕迹深度不同。
虽然上述实施例的分支电极组150中分支电极的数量是以两支为例说明，然此非用以限制本发明实施例，以下是进一步举例说明。
请参照图4，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图。发光二极管管芯400包括基板110、半导体外延堆叠层120、第一电极130、第二电极140及分支电极组450。
本例中，分支电极组450中分支电极的数量是以三支为例说明。详细来说，分支电极组450包括二第二分支电极152及一第一分支电极151，其中第一分支电极151延伸至二第二分支电极152之间。另一例中，虽然图未绘示，然分支电极组450可包括二第一分支电极151及一第二分支电极152，其中第二分支电极152延伸至二第一分支电极151之间。
另一实施例中，发光二极管管芯400的分支电极组450的数量是二组且还包括至少一裂片界面270，其中裂片界面270位于二分支电极组450之间。裂片界面270的结构相似于图2A及图2B的说明，容此不再赘述。
另一实施例中，发光二极管管芯400的分支电极组450的数量是二组且还包括至少一裂片狭缝380及绝缘层390，其中裂片狭缝380位于二分支电极组450之间。裂片狭缝380及绝缘层390结构相似于图3A及图3B的说明，容此不再赘述。
请参照图5，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管管芯的俯视图。发光二极管管芯500包括基板110、半导体外延堆叠层120、第一电极130、第二电极140及分支电极组550。
本例中，分支电极组550中分支电极的数量是以四支为例说明。详细来说，分支电极组550包括二第一分支电极151及二第二分支电极152，二第一分支电极151之一者延伸至二第二分支电极152之间，二第二分支电极152之一者延伸至二第一分支电极151之间。
另一实施例中，发光二极管管芯500的分支电极组550的数量是二组且还包括至少一裂片界面270，其中裂片界面270位于二分支电极组450之间。裂片界面270的结构相似于图2A及图2B的说明，容此不再赘述。
另一实施例中，发光二极管管芯500的分支电极组550的数量是二组且还包括至少一裂片狭缝380及绝缘层390，其中裂片狭缝380位于二分支电极组550之间。裂片狭缝380及绝缘层390结构相似于图3A及图3B的说明，容此不再赘述。
综上可知，本发明实施例并不限制分支电极组中分支电极的数量，其可以是任意数量，且分支电极组的组数可以超过二组以上。
请参照图6A至图6D，其绘示依照本发明一实施例的发光二极管管芯的制造过程图。
如图6A所示，提供基板110。
如图6A所示，依序形成第一型半导体外延层121、发光层122以及第二型半导体外延层123于基板110上，而构成半导体外延堆叠层120，且部分的第一型半导体外延层121裸露出来。
如图6B所示，上述图6A是图6B中沿方向6A-6A’的剖视图。可采用例如是激光制作工艺，沿第一方向D1及第四方向D4形成数道裂片界面270于半导体外延堆叠层120内部，裂片界面270例如是形成于基板110内部。裂片界面270的形成区域其强度降低，使后续裂片制作工艺可省力地进行。
如图6C所示，形成至少一第一电极130、至少一第二电极140及数个分支电极组150于半导体外延堆叠层120上，其中第一电极130沿第一方向D1延伸形成于裸露的第一型半导体外延层121（图1A）上，第二电极140沿第一方向D1延伸形成于第二型半导体外延层123（图1A）上，而各分支电极组150均包括第一分支电极151及第二分支电极152，且第一分支电极151沿垂直于第一方向D1的第二方向D2，自第一电极130朝第二电极140延伸，而形成于裸露的第一型半导体外延层121上，而第二分支电极152则沿垂直于第一方向D1的第三方向D3，自第二电极140朝第一电极130延伸，而形成于第二型半导体外延层123上，其中相邻二分支电极组150分别位在裂片界面270的二侧，且第四方向D4平行于第二方向D2及第三方向D3。
另一实施例中，图6C的步骤可与图6B的步骤的执行顺序可交换。
部分第一电极130、部分第二电极140与单个分支电极组150的区域定义发光二极管管芯的最小单元，于后续裂片制作工艺（图6D）时，根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，可获得包含至少一最小单元的发光二极管管芯。
此外，在形成第一电极130、第二电极140及分支电极组150时，可一并形成裂片参考记号260于第二型半导体外延层123上，以做为后续裂片制作工艺中”是否分离”的参考。裂片参考记号260可形成于基板110的边缘区域，或对应裂片界面270的邻近区域形成。视裂片参考记号260的形成区域而定，在后续裂片制作工艺后，裂片参考记号260可保留于每个或一些发光二极管管芯中，然也不保留于任一发光二极管管芯中。
如图6D所示，根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿部分该些裂片界面270施以裂片制作工艺，以获得至少一分离的发光二极管管芯100。本例中，裂片制作工艺后仅获得发光二极管管芯100，然此非用以限制本发明实施例，以下举例说明。
请参照图7，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管管芯的制造过程图。根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿部分该些裂片界面270的一些施以裂片制作工艺，可同时获得发光二极管管芯100及200。另一实施例中，沿部分该些裂片界面270的一些施以裂片制作工艺，可仅获得发光二极管管芯200。
此外，可通过裂片参考记号260定义发光二极管管芯的尺寸。使得在裂片制作工艺中，依据裂片参考记号260施以裂片制作工艺而获得所需的发光二极管管芯的尺寸。
请参照图8A至图8D，其绘示依照本发明另一实施例的发光二极管管芯的制造过程图。
提供如图6A所示的基板110。然后，依序形成图6A所示的第一型半导体外延层121、发光层122以及第二型半导体外延层123于基板110上，而构成半导体外延堆叠层120，且有部分第一型半导体外延层121裸露出来。
如图8A所示，可采用例如是刀具切割，沿第一方向D1及第四方向D4形成数道裂片狭缝380于半导体外延堆叠层120上，例如，裂片狭缝380从第一型半导体外延层121延伸至基板110的一部分（图3B）。
如图8B所示，形成绝缘层390于裂片狭缝380内。
如图8C所示，形成至少一第一电极130、至少一第二电极140及数个分支电极组150于半导体外延堆叠层120上，其中第一电极130沿第一方向D1延伸形成于裸露的第一型半导体外延层121（图3B）上，第二电极140沿第一方向D1延伸形成于第二型半导体外延层123上，而各分支电极组150均包括第一分支电极151及第二分支电极152，且第一分支电极151沿垂直于第一方向D1的第二方向D2，自第一电极130朝第二电极140延伸，而形成于裸露的第一型半导体外延层121上，而第二分支电极152则沿垂直于第一方向D1的第三方向D3，自第二电极140朝第一电极130延伸，而形成于第二型半导体外延层123上，其中相邻二分支电极组150分别位在裂片狭缝380的二侧，且第四方向D4平行于第二方向D2及第三方向D3，其中第一电极130及第二电极140经过绝缘层390。
此外，在形成第一电极130、第二电极140及分支电极组150时，可一并形成裂片参考记号260于第二型半导体外延层123上，以做为后续裂片制作工艺中”是否裂片”的参考。裂片参考记号260可形成于基板110的边缘区域，或对应裂片界面270的邻近区域形成。
如图8D所示，根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿该些裂片狭缝380中至少一些施以裂片制作工艺，以获得至少一分离的发光二极管管芯300。
综上所述，虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (18)
1.一种发光二极管管芯，包括：
基板；
第一型半导体外延层、发光层及第二型半导体外延层，依序堆叠于该基板上，而构成一半导体外延堆叠层，且裸露部分该第一型半导体外延层；
第一电极，沿一第一方向延伸形成于该裸露的第一型半导体外延层上；
第二电极，沿该第一方向延伸形成于该第二型外延半导体层上；
分支电极组，包括：
第一分支电极，沿垂直于该第一方向的第二方向，自该第一电极朝该第二电极延伸；以及
第二分支电极，沿垂直于该第一方向的第三方向，自该第二电极朝该第一电极延伸；以及
两个该分支电极组，该两个分支电极组相对称，
其中该半导体外延堆叠层包括多道裂片狭缝，该裂片狭缝位于该两个分支电极组之间的该半导体外延堆叠层表面，且在该裂片狭缝与该第一、第二电极交界处具有绝缘层，以隔离该第一、第二电极与该裂片狭缝。
2.如权利要求1所述的发光二极管管芯，其中该分支电极组包括两个该第二分支电极，且该第一分支电极延伸至该两个第二分支电极之间。
3.如权利要求1所述的发光二极管管芯，其中该分支电极组包括两个该第一分支电极及两个该第二分支电极，该两个第一分支电极之一者延伸至该两个第二分支电极之间，该两个第二分支电极之一者延伸至该两个第一分支电极之间。
4.如权利要求1所述的发光二极管管芯，其中该裂片狭缝是刀具切割所形成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的发光二极管管芯，其中该第一型半导体外延层为P型，而该第二型半导体外延层为N型，或该第一型半导体外延层为N型而该第二型半导体外延层为P型。
6.如权利要求1所述的发光二极管管芯，还包括一裂片参考记号，形成于该半导体外延堆叠层上。
7.一种发光二极管管芯，包括：
基板；
第一型半导体外延层、发光层及第二型半导体外延层，依序堆叠于该基板上，而构成一半导体外延堆叠层，且裸露部分该第一型半导体外延层；
第一电极，沿一第一方向延伸形成于该裸露的第一型半导体外延层上；
第二电极，沿该第一方向延伸形成于该第二型外延半导体层上；
分支电极组，包括：
第一分支电极，沿垂直于该第一方向的第二方向，自该第一电极朝该第二电极延伸；以及
第二分支电极，沿垂直于该第一方向的第三方向，自该第二电极朝该第一电极延伸；以及
两个该分支电极组，该两个分支电极组相对称，
其中该半导体外延堆叠层包括裂片界面，该裂片界面位于该两个分支电极组之间的该半导体外延堆叠层内部。
8.如权利要求7所述的发光二极管管芯，其中该裂片界面是激光制作工艺所完成。
9.如权利要求7至8中任一项所述的发光二极管管芯，其中该第一型半导体外延层为P型，而该第二型半导体外延层为N型，或该第一型半导体外延层为N型而该第二型半导体外延层为P型。
10.如权利要求7所述的发光二极管管芯，还包括一裂片参考记号，形成于该半导体外延堆叠层上。
11.一种发光二极管管芯的制造方法，包括：
提供一基板；
依序形成一第一型半导体外延层、一发光层以及一第二型半导体外延层于该基板上，构成一半导体外延堆叠层，且有部分该第一型半导体外延层裸露；
沿一第四方向形成多道裂片狭缝于该半导体外延堆叠层上；
形成一绝缘层于该裂片狭缝内；
形成一第一电极、一第二电极及多个分支电极组于该半导体外延堆叠层上，其中该第一电极沿一第一方向延伸形成于该裸露的第一型半导体外延层上，该第二电极沿一第一方向延伸形成于该第二型半导体外延层上，而各该分支电极组均包括一第一分支电极及一第二分支电极，且该第一分支电极沿垂直于该第一方向的第二方向，自该第一电极朝该第二电极延伸，而形成于该裸露的第一型半导体外延层上，而该第二分支电极则沿垂直于该第一方向的第三方向，自该第二电极朝该第一电极延伸，而形成于该第二型半导体外延层上，其中各该分支电极组分别位在该裂片狭缝的二侧，且该第四方向平行于该第二及第三方向，其中该第一电极及该第二电极经过该绝缘层；以及
根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿部分该些裂片狭缝施以一裂片制作工艺，以获得个别的发光二极管管芯。
12.如权利要求11所述的制造方法，其中该些裂片狭缝是以一刀具切割或一激光完成。
13.如权利要求11至12中任一项所述的制造方法，其中该第一型半导体外延层为P型而该第二型半导体外延层为N型，或该第一型半导体外延层为N型而该第二型半导体外延层为P型。
14.如权利要求12所述的制造方法，其中该半导体堆叠外延层上还包括一裂片参考记号，使得该刀具或该激光可据以切割形成该裂片狭缝。
15.一种发光二极管管芯的制造方法，包括：
提供一基板；
依序形成一第一型半导体外延层、一发光层以及一第二型半导体外延层于该基板上，构成一半导体外延堆叠层，且有部分该第一型半导体外延层裸露；
沿一第四方向形成多道裂片界面于该半导体外延堆叠层内部；
形成一第一电极、一第二电极及多个分支电极组于该半导体外延堆叠层上，其中该第一电极沿一第一方向延伸形成于该裸露的第一型半导体外延层上，该第二电极沿一第一方向延伸形成于该第二型半导体外延层上，而各该分支电极组均包括一第一分支电极及一第二分支电极，且该第一分支电极沿垂直于该第一方向的第二方向，自该第一电极朝该第二电极延伸，而形成于该裸露的第一型半导体外延层上，而该第二分支电极则沿垂直于该第一方向的第三方向，自该第二电极朝该第一电极延伸，而形成于该第二型半导体外延层上，其中相邻二该分支电极组分别位在该裂片界面的二侧，且该第四方向平行于该第二、第三方向；以及
根据所需要的发光二极管管芯的尺寸，沿部分该些裂片界面施以一裂片制作工艺，以获得个别的发光二极管管芯。
16.如权利要求15所述的制造方法，其中该些裂片界面是以激光制作工艺完成。
17.如权利要求15或16所述的制造方法，其中该第一型半导体外延层为P型而该第二型半导体外延层为N型，或该第一型半导体外延层为N型而该第二型半导体外延层为P型。
18.如权利要求16所述的制造方法，其中该半导体堆叠外延层上还包括一裂片参考记号，使得该激光制作工艺可据以形成该些裂片界面。
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